Способ оценки пожарной опасности нагревательной установки с сжиганием горючего газа Советский патент 1993 года по МПК A62C39/00 

Изобретение относится к пожарной безопасности нагревательных установок, преимущественно со сжи анием горючего газа, используемых в различных отраслях народного хозяйства и в быту.

Известен метод количественной оценки пожарной опасности силовых установок со

сжиганием топлизовоздушных смесей, заключающийся в последовательном определении температур в пожароопасных зонах и определении температуры вспышки рабочего топлива с последующей оценкой пожарной опасности.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ оценки пожарной опасности силовых установок со сжиганием топливо- воздушных смесей, заключающийся в том, что определяют температуру вспышки эталонного топлива, а в пожароопасных зонах определяют максимальные значения температур, при этом оценку пожарной опасности вычи сй яют из следующего соотношения

.. - : .

ЕТз

Птах Т В р Т Pt -----ТгТТг--

Т в э т

где гц - показатель пожарной опасности силовой установки;

п - суммарное значение максималь 1

ных температур в имеющихся пожароопасных зонах силовой установки, град.абс.(К);

Птах максимально-возможное количество пожароопасных зон силовой установки;

ТВрт - температура вспышки рабочего топлива, град.абс.(К):

ТВэт - температура вспышки эталонного топлива, град.абс.(К);

Тпэт - температура пламени при горении эталонного топлива в смеси с воздухом при стехиометрическом составе, град.абс. (К);

при этом в качестве эталонного топлива используют бензин.

Этот способ имеет недостатки, связанные с необходимостью иметь обширные данные по теплотехническим характеристикам рабочего и эталонного топлив; вычисле- ние пожарной опасности требует значительных затрат времени и труда, при этом в рассматриваемом способе отсутствует возможность определения пожарной опасности установки с открытым, неэкрани- рованным пламенем горелки.

Целью изобретения является повышение достоверности и упрощения количественной оценки пожарной опасности нагревательных установок с открытым и закрытым (экранированным) пламенем горелки.

Поставленная цель достигается тем, что для количественной оценки пожарной опасности нагревательных установок, преиму- щественно со сжиганием горючего газа, работающих в помещениях с открытым или закрытым (экранированным) пламенем горелки, определяют максимальную темпера

...

0

5

туру в дополнительных пожароопасных зонах, связанных с несанкционированным поступлением горючего газа с воздухом в пламя горелки со стороны отходящих от горелки отработанных газов, а также перете- кание через помещение нагретых отработанных газов, отходящих от пламени горелки, при этом полученный суммированием максимальных значений абсолютных температур в пожароопасных зонах, соотносят с суммарным значением абсолютной температуры самовоспламенения рабочего горючего газа, в смеси стехиометрического состава, определенном с учетом того же количества пожароопасных зон, а количественный показатель пожарной опасности вычисляют из следующего соотношения:

20

25

30

35

Хтз

1 - max

ITCB - 1

где Пг - показатель пожарной опасности нагревательной установки со сжиганием рабочего газа;

1 - mnx

Тз - суммарное значение макси- i 1

мальных абсолютных температур в имеющихсяпожароопасных зонах рассматриваемой нагревательной установки, град.абс. (К);

i - max

2 Тсв - суммарное значение абсо

0

0

лютной температуры самовоспламенения рабочего газа в смеси стехиометрического состава по тому же количеству пожароопас- ных зон нагревательной установки, град.абс.(К).

На фиг. 1 показана.схема нагревательной установки со сжиганием газа с открытым (без экранирования)-пламенем горелки, поступлением непосредственно из помещения воздуха в пламя горелки и выходом отработанных нагретых газов в помещение; на фиг. 2 - схема нагревательной установки со сжиганием газа с открытым (без экранирования) пламенем горелки, поступлением непосредственно из помещения воздуха в пламя горелки и отводом отработанных газов от пламени горелки вне помещения через газоотвод; на фиг. 3 - схема нагревательной установки со сжиганием газа с экранированием пламени горелки и подводом воздуха к пламени горелки непосредственно из помещения, и выходом отработанных газов в помещение; на фиг. 4 - схема нагревательной установки со сжиганием газа сэкрзнированием пламени горелки, поступлением воздуха к горелке и отводом отработанных газов вне помещения.

На фиг. 1 показано: 1 - помещение,2 - нагревательная установка, 3 - магистраль подвода горючего газа к нагревательной установке, 4 - несанкционированная утечка газа из магистрали, 5 - горелка нагревательной установки, 6 - пламя горелки, 7 - канал выхода нагретого воздуха и отработанных газов из помещения, 8 - канал поступления свежего воздуха в помещение и к нагревательной установке.

На фиг, 2 показано: 1 - помещение, 2 - нагревательная установка. 3 - магистраль подвода горючего газа к нагревательной установке, 4 - несанкционированная утечка газа из магистрали, 5 - горелка нагревательной установки, 6 - пламя горелки, 7 - канал выхода нагретого воздуха из помещения, 8

- канал поступления свежего воздуха в помещение и к нагревательной установке, 9 - труба отвода нагретых отработанных газов от нагревательной установки и помещения. На фиг.З показано: 1 - помещение, 2 - нагревательная установка. 3 - магистраль подвода горючего газа к нагревательной установке, 4 - несанкционированная утечка газа из магистрали, 5 - горелка нагревательной установки, 6 - пламя горелки, 7 - канал выхода нагретого воздуха и отработанных газов из помещения, 8 - канал поступления свежего воздуха в помещение к нагревательной установке.

На фиг. 4 показано 1 - помещение, 2 - нагревательная установка. 3 - магистраль подвода горючего газа к нагревательной установке, 4 - несанкционированная утечка газа из магистрали, 5 - горелка нагревательной установки, 6 - пламя горелки, 7 - канал выхода нагретого воздуха из помещения, 8

- канал поступления свежего воздуха в помещение, 9 - труба отвода нагретых отработанных газов к нагревательной установке.

Нагревательная установка фиг. 1 работает следующим образом.

Горючий газ по магистрали 3 поступает к горелке 5, на которой и сгорает в виде пламени 6. Отработанные газы распространяются по помещению 1 и выходят из помещения через канал 7. Свежий воздух поступает через канал 8 для вентиляции помещения 1 и к п/ -эмени 6 горелки 5 для поддержания горения газа. При несанкционированных утечках 4 газз из магистрали этот газ распространяется внутри помещения, смешивается с воздухом в нем и такая газовоздушная горючая смесь поступает к пламени горелки со всех сторон. При контакте с пламенем 6 горелки 5 горючая газовоздушная смесь воспламеняется, в результате чего может произойти взрыв и возникнуть пожар.

Температура воздуха в помещениях 1

из-за поступления в него нагретых горячих газов, отходящих от пламени, будет выше, чем вне помещения, что еще более способствует возможному воспламенению образо- вавщийся в помещении 1 горючей

0 газовоздушной смеси.

Подвод воздуха к пламени и отвод отработанных газов от пламени не организован, а поэтому горючая смесь, которая образуется в помещении, может поступить к пламени

5 как со стороны подвода свежего воздуха, так и со стороны отходящих газов за счет перемешивания газовых потоков.

Нагревательная установка фиг. 2 работает аналогично установке, показанной на

0 фиг. 1, за исключением того, что нагретые отработанные газы от пламени 6 горелки 5 не попадают в помещение, а отводятся по трубе 9 вне помещения. Поэтому температура воздуха в помещении будет несколько

5 ниже, чем на установке, показанной на фиг. 1.

Нагревательная установка фиг. 3 работает следующим образом.

Горючий газ из магистрали 3 поступает

0 к горелке 5, на которой и сгорает в виде пламени 6. Пламя экранировано стенками нагревательной установки и подвод воздуха к пламени и отвод отработанных газов от пламени строго организован.

5Отработанные нагретые газы, отходящие от пламени, попадают в помещение 1, в результате чего температура воздуха в помещении повышается, что увеличивает возможность воспламенения газа из-за утечек.

0 Каналы 7 и 8 обеспечивают подвод свежего

воздуха в помещение 1 и нагревательную

установку 2 и отвод отработанных газов из

нагревательной установки и из помещения..

Нагревательная установка фиг. 4 рабо5 тает следующим образом.

Горючий газ из магистрали 3 поступает к горелке 5, на которой и сгорает в виде пламени 6. Свежий воздух к пламени 6 поступает извне помещения 1 по изолирован0 ному от помещения 1 воздуховоду 10. Отработанные газы от пламени 6 по изолированной трубе 9 отводятся вне помещения. Воздух из помещения при наличии в нем горючего газа из-за утечек в газовой магист5 рали 3 не может попасть к пламени горелки ни со стороны поступления воздуха к горелке 5, ни со стороны отвода отработанных газов от пламени 6. Температура воздуха в помещении 1 оказывается минимально возможной из-за отсутствия попадания отработайных нагретых газов, а поэтому уменьшается возможность возгорания образовавшейся в помещении горючей смеси.

Приведенные выше принципиальные схемы 4-х нагревательных установок явля- ются типовыми - основными. В то же время нагревательные установки могут выполняться из сочетания элементов .указанных в этих 4-х принципиальных схемах.

Рассмотрим нагревательные установки, показанные на фиг. 1, 2, 3 и 4, исходя из следующих пожароопасных зон (ПО):

а) контакт рабочего газа с нагретым воздухом в помещении и образование горючей смеси;

б) контакт горючей смеси газа из помещения с пламенем горелки со стороны поступления свежего воздуха к горелке;

в) контакт горючей смеси газа из помещения с пламенем горелки со стороны отхо- дящих от пламени нагретых газов;

г) контакт горючей смеси газа из помещения с нагретыми отходящими от пламени горелки отработанными газами;

д) контакт горючей смеси газа из поме- щения с нагретыми и отработанными газами, отходящими от плчмени горелки и поступающими в помещение;

е) контакт горючей смеси газа из помещения с нагретыми поверхностями трубы, отводящей отработанные нагретые газы от нагревательной установки;

ж) контакт горючей смеси газа из помещения с нагретыми поверхностями нагревательной установки или экранами пламени горелки.

В табл. 1 показано наличие количества пожароопасных зон по приведенным на фиг. 1, 2, 3 и 4 нагревательным установкам.

Из табл. 1 видно, что в зависимости от конкретной схемы работы количество пожароопасных зон по рассматриваемым нагревательным составляет наибольшее 6 зон и наименьшее 3 зоны.

Однако возможность -воспламенения горючей смеси в рассматриваемых зонах будет зависеть от температуры в пожароопасной зоне.

В табл. 2 указаны принятые температуры в пожароопасных зонах.

Определим температурный индекс по рассматриваемым нагревательным установкам с учетом данных табл, 1 и 2 и данные сведем в табл.3.

Для оценки показателя пожарной опас- ности нагревательных установок (фиг. 1,2,3 и 4) в качестве рабочего горючего газа примем газ - пропан, у которого температура самовоспламенения составляет 450°С или 723 град.абс.(К).

Для рассматриваемых 4-х нагревательных установок индекс по температуре самовоспламенения горючего газа составит по пожароопасным зонам следующие значения, указанные в табл. 4.

Таким образом, используя заявленную математическую зависимость и данные табл. 3 с температурными индексами по пожароопасным зонам и табл. 4 с температур- ными индексами самовоспламенения рабочего газа (пропан) по тем же пожароопасным зонам, получим показатель пожарной опасности рассматриваемых нагревательных установок (см.табл. 5).

Из- табл. 5 видно, что нагревательные установки по фиг. 1, 2, 3 и 4 имеют различную степень пожарной опасности, различающуюся в 2,5 раза по фиг. 1 и 4.

Рассмотрим степень пожарной опасности тех же нагревательных установок, но работающих на горючем газе бутан, у которого температура самовоспламенения составляет 405°С или 678 град.абс. (К).

Показатели пожарной опасности нагревательных установок (фиг. 1, 2, 3 и 4) на газе бутан приведены в табл. 6.

Как видно из тэбл. 5 и 6, с изменением типа горючего газа степГень пожарной опасности, нагревательной опасности нагрева- тел-ьных установок изменяется соответственно.

Из приведенных выше примеров видно, что предложенный способ имеет хорошую чувствительность для количественной оценки пожарной опасности нагревательных установок различного конструктивного исполнения, с различными марками горючего газа.

Формула изобретения Способ оценки пожарной опасности нагревательной установки с сжиганием горючего газа, заключающийся в последовательном определении максимальных температур в пожароопасных зонах возможного несанкционированного контакта топлива с нагретым воздухом в помещении - с пламенем горелки через канал поступления к нему воздуха, с отработанным нагретыми газами, отходящими от пламени горелки, с нагретой поверхностью трубопровода, отводящего нагретые отработанные газы, с нагретой поверхностью нагревательной установки и экраном пламени горелки, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, повышения достоверности и упрощения оценки пожарной опасности нагревательной установки с открытым или закрытым пламенем горелки, определяют максимальную температуру дополнительно в пожароопасных зонах, связанных с несанкционированным поступлением горючего с воздухом в пламя горелки со стороны отходящих от горелки отработанных газов и перетекающих через помещение нагретых отработанных газов, причем полученное суммирование значения максимальных абсолютных температур в пожароопасных зонах соотносят с суммарным значением абсолютной температуры самовоспламенения рабочего горючего газа в смеси сте- хиометрического состава, определенным с учетом того же количества пожароопасных зон, а количественный показатель пожарной опасности вычисляют по соотношению

0

i max ХТз

1 max ЈТсв

i 1

где Пг - показатель пожарной опасности нагревательной установки со сжиганием горючего;

Тз-суммарное значение максимальных абсолютных температур в имеющихся пожароопасных зонах нагревательной установки, град.абс.(К);

ТСв - суммарное значение температуры самовоспламенения рабочего газа в смеси стехиометрического состава по тому же количеству пожароопасных зон нагревательной установки, град.абс.(К).

Использование: в области обеспечения пожарной безопасности нагревательных установок, преимущественно со сжиганием горючего газа, используемых в различных отраслях народного хозяйства и в быту. Сущность изобретения: способ заключается в последовательном определении максимальных температур в пожароопасных зонах возможного несанкционированного контакта топлива с нагретым воздухом в помещении, с пламенем горелки через канал поступления к нему воздуха с отработанным нагретыми газами, отходящими от пламени горелки, с нагретой поверхностью трубопроводов, отводящего нагретые отработанные газы, с нагретой поверхностью нагревательной установки, в том числе и экрана пламени горелки., причем определяют дополнительно максимальную температуру в дополнител ых пожароопасных зонах, связанных с несанкционированным поступлением горючего с воздухом в пламя горелки со стороны отходящих от горелки отработанных газов, а также перете- кание через помещение нагретых отработанных газов, отходящих от пламени горелки, при этом полученный суммированием максимальных значений абсолютных температур в пожароопасных зонах соотносят с суммарным значением абсолютной температуры самовоспламенения рабочего горючего газа в смеси стехиометрического состава, определенном с учетом того же количества пожароопасных зон, а количественный показатель пожарной опасности вычисляют из следующего соотношения: Пг i maxi ma 2 2/ 2 Т :в- гДе r показатель пожарной опасности нагревательной устаi max новки со сжиганием рабочего газа, 2 Тз 1 1 суммарное значение максимальных абсолютных температур в имеющихся пожароо- пасных зонах рассматриваемой i max нагревательной установки, град.абс.(К), 2 i t Тсв - суммарное значение температуры самовоспламенения рабочего газа в смеси стехиометрического состава по тому же количеству пожароопасных зон нагревательной установки, град.абс.(К), 6 табл., 4 ил. XJ 00 2 СЛ сл

Т а б л и ц а 1

Таблица2

ТаблицаЗ

Таблица4

Таблицаб

Таблицаб

Фиг. 1

Фиг. 2